底夸克，也叫美夸克，是六种夸克中第二重的一种。夸克是基本粒子，就目前的实验而言，它们并非由更小的东西构成，而且是质子、中子及许多其他粒子的组成成分。没有任何实验测出过底夸克的大小，因此上方给出的 300 幺米并非实际测量值。1 幺米等于 10⁻²⁴ 米，即万亿分之一的万亿分之一米。

大小

在迄今为止的所有实验中，夸克的表现都像一个点。物理学家通过用其他粒子轰击目标粒子、观察它们如何反弹来探测粒子的大小。ZEUS 实验在 HERA 加速器上让电子与质子对撞，就是用这种方法，结果没有发现质子内部的夸克具有任何大小的迹象。

2016 年，ZEUS 报告了这些夸克的半径上限：若它们确实有半径，也必须小于 4.3 × 10⁻¹⁹ 米，也就是说它们的直径小于 8.6 × 10⁻¹⁹ 米。这只是一个上限，并非实际大小，而且数据来自质子内部的夸克，并非底夸克本身。本站给出的 300 幺米远低于这一上限，因此没有任何实验能够证实或排除这个数值。

大小比较

质子直径约 1.7 飞米（1.7 × 10⁻¹⁵ 米），其宽度约为夸克直径上限的 2000 倍。
如果把质子放大到篮球那么大（约 24 厘米），夸克的直径就最多约为 0.12 毫米，比一根头发略宽一点。
夸克的直径上限约为 5 亿亿（5 × 10¹⁶）个普朗克长度，普朗克长度是本站中与底夸克相邻的条目之一。

发现

1977 年 6 月 30 日，费米实验室的科学家宣布发现了一种新粒子，命名为 Υ 粒子。这项名为 E288 的实验由利昂·莱德曼主持。Υ 粒子由一个底夸克与它的反物质伙伴——底反夸克结合而成，质量约是此前发现的任何粒子的三倍。

底夸克是第三代粒子中最先被发现的夸克。它在这一代中的搭档——顶夸克——直到 1995 年才被发现。

质量很大，却从不单独存在

粒子数据组汇集了全球的粒子测量数据，给出的底夸克质量为 4.183 GeV。粒子物理学家用这种能量单位来衡量质量，1 GeV 等于十亿电子伏特。这使得底夸克的质量约为一整个质子的 4.5 倍。它带的电荷是质子电荷的负三分之一。

夸克从未被单独发现过：每一次寻找自由夸克的尝试都以失败告终。底夸克总是被束缚在更大的粒子内部。在欧洲核子研究中心，LHCb 实验正是通过研究底夸克，来探究为什么宇宙几乎完全由物质构成，而几乎没有反物质。

参考资料

Summary Tables: Quarks. Particle Data Group, 2025.
Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. ZEUS Collaboration, Physics Letters B, 2016.
Revisiting the b revolution. CERN Courier, 2017.
January 1976: From the "Oops-Leon" to the Upsilon Particle. Dan Garisto, APS News, American Physical Society, 2022.
The Nobel Prize in Physics 1995: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1995.
LHCb. CERN.
SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
Proton mass energy equivalent in MeV. NIST CODATA, 2022.
Planck length. NIST CODATA, 2022.
Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.

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